模块化思维在数控车编程教学中的应用研究

模块化思维在数控车编程教学中的应用研究

罗芳芳

（衡阳技师学院湖南衡阳421000）

摘要：按照传统思路的讲解数控车编程，往往是以功能作为区分，将程序指令拆解为一个个单一的指令，讲解含义，如G代码，M代码，这样一个个讲解完成理解后，直接进行图纸程序的讲解。面对动辄几十句、上百句的指令存在畏惧感，学生们感觉很困难；面对图纸，拿起笔纸，却不知从何下手，没有方向感；编完上句，却不知道下句应该怎么编，思路不清晰。针对这种现象，笔者结合实际情况，在教学中引入模块化思维，帮助同学们消除困惑，指明方向。在机械设计中我们也往往采用模块化的设计思维，通过几个独立的部件组合，分别完成各自的功能，最终实现机械所需的功能。

关键词：模块化思维；数控车；编程教学；应用；分析

1导言

在世纪之交，出现了三个有关模块化的理论体系：一是基于模块化的大规模定制被认为是新的制造业革命；二是现代模块化不仅归纳出“设计规则”的价值，而且提出“模块时代”的新概念，认为“模块化进入了大发展时期”，这一论述被誉为具有开创性和里程碑意义；三是现代标准化认为模块化是标准化的前沿技术和制高点，被认为是新的标准化革命。这3个理论具有异曲同工之效，也说明模块化是时代的产物，是现今产业和制造业欲持续发展、跨越式发展的“必由之路”。模块化是标准化的高级形式，这是一个既浅显易懂，却又回味无穷、甚至深奥莫测，而且不断发展中的概念。当人们受到多样化挑战和激烈的市场竞争时，当模块化成为世界各大公司的追逐目标时，尤其当人们意识到即将面临“模块时代”时，更引发了人们的强烈兴趣，于是模块化成为21世纪的前沿议题，形成了全球性的模块化热。更重要的是，“模块时代”新概念的出现，突破了“模块化设计”的狭小圈子，横向延伸到了整个国民经济，使“模块化”概念成为经济学和管理学专家、政府官员、企业家之间的最热门话题之一。

2模块化思维的目标与对象

模块化作为一种思维方法、工作方法是顺应上述由工业社会向信息社会和知识经济时代转化过程中出现的一种新的设计方法和新的标准化形式。从方法论角度来看，模块化是一种思维的工具。它通过对模块化对象的特征、规律的科学分析，采用归纳和演绎、分析和综合、抽象和具体等逻辑方法，以及系统思维方法，来优化模块化对象体系的结构，达到提高系统质量和运行效率的目的。从标准化观点来看，模块化是标准化的高级形式，其目的及宗旨与标准化是相同的，就是在激烈竞争的市场环境下，研究如何在合理的价格和稳定供给的前提下，不断增加产品品种，改进产品质量和可靠性、提高生产效率，取得质量品种与效益的有机统一[2]。为实现上述目标，模块化在优化产品结构的同时，要优化组织结构和管理结构，进而在大范围内优化和调整产业结构，使整个生产结构及生产活动纳入产业化、市场化、现代化的协调发展的轨道。下面用模块化思维方法从优化管理体系入手，探讨优化信息技术结构、优化产品结构、优化生产结构和优化产业结构等问题。在传统的管理中，管理人员主要是凭经验去处理工作中的分工合作问题。近年来随着信息技术的发展，工业生产呈现信息化、多样化、复杂化和国际化的特点，企业生产部门的相互配合协调愈加密切和严密。面对激烈的市场竞争，必须及时获取信息，并迅速作出决策，从而使过去的静态管理过渡到动态的实时管理。即在系统工程理论和方法指导下，实施系统化管理。然而，不论是什么类型系统管理，其首要任务是界定构成系统各要素的功能及其接口关系，使各项工作既不重叠又无遗漏，相互间有合理而严密的交接关系，然后根据系统的总功能及规模来确定组织结构的层次，明确各个部门及其成员间的职责分工。如将各要素视为功能模块，由这些模块来组合成各个子系统(各个部门)，进而构成大系统。在此过程中，如能使各个部门间接口数最少，各个系统规模适度，就可以构成一个有效运行的系统。

3模块化思维应用于教学的优势

在教学中引入模块化思维，有着以下几个优势：将一个完整的程序划分成为几个模块，每个模块对应不同的功能，有利于消除同学们在面对程序的畏难情绪；按照模块顺序，引导思路进行编程，能获得清晰的编程思路，有利于对于编程的进行；可以形成简单的编程模版，便于学生理解使用。

4模块化思维应用于数控车程序

数控车程序主要的功能就是通过指令对机床实现控制并完成加工。根据训练时常见的程序，按照指令的功能，我们将程序划分成以下几个模块：（本文中所有指令均以FANUCOimate-TD系统为例）

4.1准备模块

该模块主要的功能在于控制机床完成加工前的准备工作，如主轴速度模式、主轴旋转方向、主轴的转速、加工所用刀具、进给模式选择、刀具移动到进退刀点。将机床开始加工前，机床自身所需的一切准备工作全部准备就绪。例如：现有一个工件需要加工，根据工艺安排，选定主轴为恒转速模式，正转，每分钟６600转，使用1号刀位的刀具和1号刀具补偿进行加工，选定距离工件端面2mm，大于毛坯直径（D）2mm处点作为进退刀点。（本文中所有工件坐标系，均设在工件端面中心处）程序编制为：G97G99S600M03T0101；G00X(D+2)Z2.0；（进退刀点）

4.2刀具切削模块

第二个模块的功能主要是控制刀具进行移动完成加工。其中根据编制的方式笔者粗浅的划分为三种模式：完全按照刀具路径编程第一种模式是完全按照刀具路径编程，即每一句均表示刀具的实际加工路径，刀具需要怎么移动就怎么进行编程，将刀具移动方式、刀具移动的终点坐标写出即可，如退刀槽的加工，往往采用的就是这种模式。这种模式主要常用于简单刀具路径的编写，因路径简单，所以程序指令较少，不易出现思维混乱，使用时需注意移动终点及进给速度的掌握。

4.3编程模版

通过以上的四个模块按照顺序进行组合，可以很轻松的完成一个程序的编制。为了便于教学，根据本文上面的论述，笔者在教学中还组合出四套模版应对不同的场合。模版一：准备模块＋刀具切削模块（刀具路径模式）＋退刀模块＋程序停止模块（程序停止并返回模式）。（常用于零件切槽）模版二：准备模块＋单一循环指令＋……＋单一循环指令＋退刀模块＋程序结束模块（程序停止并返回模式）。（常用于简单螺纹切削或简单阶梯轴切削）模版三：准备模块＋复合循环指令模式（复合循环指令＋工件轮廓）＋退刀模块＋程序结束模块（程序停止并返回模式）。（常用于复合循环加工只进行粗加工部分）模版四：准备模块（粗加工）＋复合循环指令模式（复合循环指令＋工件轮廓）＋退刀模块＋程序结束模块（程序暂停模式）＋：准备模块（精加工）＋精加工循环指令＋退刀模块＋程序结束模块（程序停止并返回模式）。（常用于复合循环加工粗精加工编制于一个程序名下）

5结论

总之，在将模块化思维引入数控车编程教学中后，从很大程度上可以起到引领思维的作用，编程工作也就如同搭积木一般，只要将上述模块按照顺序依次排列，对于一些简单图纸就能迅速完成编程工作，在编程时一定能产生事半功倍的最佳效果。对于中职生而言，掌握了模块化编程的思维、指令的含义的他们就像掌握了乾坤大挪移和九阳神功的张无忌，面对日常教学中的各种图纸，都能够手到擒来，轻松应对。

参考文献

[1]黄何伟,王斌涛,郑家骅,张夷.数控自动编程在实践教学中的应用探究[J].产业与科技论坛,2019,18(02):186-187.

[2]孙毅,郭德宪.“行动导向”教学模式在数控编程理论教学中的应用[J].职业,2019(01):90-91.

[3]龚真蕊.探究高职数控教学中UG建模与自动编程技术的应用[J].内燃机与配件,2018(24):226-227.

[4]朱昀沁,康晓崇.基于信息化教学的数控编程与智能化加工课程改革研究[J].职业,2018(36):51-52.

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[6]安双利,何玉安.“数控机床与编程”课程在工程认证证中的教学探索[J].上海第二工业大学学报,2018,35(04):312-315.